维也纳理工大学 这种材料的表现就像磁单极存在一样
学分:维也纳理工大学 电流被磁场偏转——在导电材料中，这导致了所谓的霍尔效应
这种效应通常用于测量磁场
与来自保罗·舍勒研究所(瑞士)、麦克马特大学(加拿大)和莱斯大学(美国)的科学家合作，现在在维也纳大学有了一个惊人的发现
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):对一种由铈、铋和钯制成的稀有金属进行了检测，发现该材料在完全没有任何磁场的情况下会产生巨大的霍尔效应
这一意外结果的原因在于电子的不寻常性质:它们的行为就像材料中存在磁单极子一样
这些发现现已发表在科学杂志《PNAS》上
垂直于电流的电压 当电流流过金属带时，电子从一边移动到另一边
如果磁铁放在这个长条旁边，一个力作用在电子上——所谓的洛伦兹力
电子通过金属带的路径不再是直的，而是有点弯曲
因此，现在金属条的一边比另一边有更多的电子，这就产生了一个垂直于电流方向的电压
这就是众所周知的经典霍尔效应
“测量霍尔效应的强度是我们在实验室中表征材料的方法之一，”教授说
维恩大学固体物理研究所的西尔克·比勒-帕申
“你可以从这样的实验中学到很多关于固态电子的行为
“当在比勒-帕申研究小组写论文的萨米·德萨博检查Ce3Bi4Pd3材料时，他非常认真地对待自己的任务，并且在没有磁场的情况下进行了测量
“事实上，这是一个不寻常的想法——但在这种情况下，这是决定性的一步，”西尔克·比勒-帕申说
测量显示，即使没有外部磁场，这种材料也会表现出霍尔效应——不仅仅是普通的霍尔效应，而是一种巨大的霍尔效应
在普通材料中，这种强度的霍尔效应只能由巨大的电磁线圈产生
“所以我们不得不回答另一个问题，”西尔克·比勒·帕申说
“如果霍尔效应在没有外部磁场的情况下发生，我们是否可能在处理材料内部微观尺度上出现的、外部再也感觉不到的极强的局部磁场？” 因此，瑞士的保罗·舍勒研究所进行了研究:在μ子——特别适合于研究磁现象的基本粒子——的帮助下，对这种材料进行了更仔细的研究
但事实证明，即使在微观尺度上也检测不到磁场
“如果没有磁场，那么也就没有洛伦兹力可以作用于材料中的电子——但是霍尔效应还是被测量到了
西尔克·比勒-帕申说:“这真是了不起
对称才是最重要的 对这种奇怪现象的解释在于电子之间复杂的相互作用
“这种材料的原子是根据非常特殊的对称性排列的，这些对称性决定了所谓的色散关系——即电子能量和动量之间的关系
布勒-帕申说:“色散关系告诉我们，当电子具有一定的能量时，它的运动速度有多快。”
“同样重要的是要注意，这里不能单独看电子——它们之间有很强的量子力学相互作用
" 这种复杂的相互作用导致的现象在数学上看起来就像是材料中存在磁单极子——I
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孤独的北极和南极，它们在自然界中并不存在
“但是它实际上对电子的运动有一个非常强的磁场的影响，”比勒-帕申说
对于更简单的材料，理论上已经预测到了这种效应，但是没有人能够证明
这一突破来自于对一类新材料的研究:“我们的化学成分为Ce3Bi4Pd3的材料的特征是电子之间特别强的相互作用，”比勒-帕申解释说
这就是众所周知的近藤效应
它使这些虚拟磁单极子具有恰好合适的能量，对材料中的传导电子产生极其强烈的影响
这就是这种效应比理论预测大一千多倍的原因
" 新的巨大自发霍尔效应为下一代量子技术带来了一些潜力
例如，在这个领域中，在没有外部磁场的情况下完全产生方向相关散射的非互易元素是重要的；他们可以通过这种效果来实现
西尔克·比勒-帕申说:“这种材料极其非线性的特性也很有趣。”
“固体中复杂的多粒子现象带来了意想不到的应用可能性，这一事实使得这一领域的研究特别令人兴奋
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